DE102018218488A1 - Measuring arrangement for the interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einem optischen System für die Mikrolithographie, mit einem an der ersten Komponente (103, 203, 303) fixierten Sensorkopf (130, 230, 330), einem an der zweiten Komponente (104, 204, 304) fixierten Target (140, 240, 340) und einem an den Sensorkopf optisch gekoppelten Interferometer-Controller (110, 210, 310), wobei der Interferometer-Controller wenigstens eine Laserlichtquelle, eine Detektoreinheit zur Erfassung von Überlagerungssignalen aus an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten ersten Signalen und nicht an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten zweiten Signalen sowie eine Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente basierend auf diesen Überlagerungssignalen aufweist.

Figure DE102018218488A1_0000
The invention relates to a measuring arrangement for the interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography, comprising a sensor head (130, 230, 330) fixed to the first component (103, 203, 303) ( 104, 204, 304) fixed target (140, 240, 340) and an opto-coupled to the sensor head interferometer controller (110, 210, 310), wherein the interferometer controller at least one laser light source, a detector unit for detecting heterodyne signals from having the target reflected, generated by the at least one laser light source first signals and not reflected at the target, generated by the at least one laser light source second signals and an evaluation unit for determining the absolute distance between the first component and the second component based on these overlay signals.
Figure DE102018218488A1_0000

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einem optischen System für die Mikrolithographie.The invention relates to a measuring arrangement for interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography.

Stand der TechnikState of the art

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. The image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is hereby projected onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective in order to apply the mask structure to the photosensitive coating of the Transfer substrate.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d.h. bei Wellenlängen unterhalb von 15 nm (z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm), werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.In EUV-designed projection exposure equipment, i. at wavelengths below 15 nm (e.g., about 13 nm or about 7 nm), mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable transparent refractive materials.

Im Stand der Technik sind diverse Ansätze bekannt, um die Position des Wafers bzw. der Waferstage, der Retikelebene sowie der einzelnen Objektivspiegel interferometrisch zu vermessen. Zur Realisierung der bei dieser Positionsbestimmung erforderlichen hohen Genauigkeiten (z.B. können über eine Weglänge von 1 Meter der Längenmessung im Pikometer (pm)-Bereich gefordert sein) ist insbesondere die Verwendung eines Heterodyninterferometers bekannt, bei welchem die in zwei separaten Teilstrahlengängen verlaufenden Teilstrahlen voneinander unterschiedliche Frequenzen sowie zueinander orthogonale Polarisationszustände aufweisen.Various approaches are known in the prior art for interferometrically measuring the position of the wafer or the wafer stage, the reticle plane and the individual objective mirrors. In order to realize the high accuracies required for this position determination (for example, the length measurement in the picometer (pm) range can be required over a path length of 1 meter), in particular the use of a heterodyne interferometer is known, in which the partial beams running in two separate partial beam paths differ from one another and mutually orthogonal polarization states.

Das Projektionsobjektiv kann einen ein für sich z.B. aus US 6,864,988 B2 bekannten Aufbau aufweisen, in welchem sowohl eine lastabtragende Tragstruktur in Form eines Tragrahmens als auch eine unabhängig hiervon vorgesehene Messstruktur in Form eines Sensorrahmens vorhanden sind, wobei sowohl Tragstruktur als auch Messstruktur unabhängig voneinander über als dynamische Entkopplung wirkende mechanische Anbindungen (z.B. Federn) an eine Grundplatte bzw. Basis des optischen Systems mechanisch angebunden sind. Dabei besteht in der Praxis der Bedarf nach einer Bestimmung des Absolutabstandes dieser beiden Rahmen, um etwa nach einem Neustart des Systems deren möglichst rasche korrekte und reproduzierbare Positionierung zu ermöglichen. Bekannte Ansätze hierzu beinhalten z.B. den Einsatz von kapazitiven Sensoren oder Wirbelstromsensoren. Hierbei in der Praxis auftretende Probleme umfassen einen eingeschränkten Messbereich, eine vergleichsweise hohe Sensitivität gegenüber thermischen Fluktuationen sowie gegebenenfalls hohe Bauraumanforderungen.The projection lens can be an on for example off US 6,864,988 B2 have known structure in which both a load-bearing support structure in the form of a support frame and an independently provided therefrom measuring structure in the form of a sensor frame are present, both support structure and measurement structure independently via acting as dynamic decoupling mechanical connections (eg springs) to a base plate or base of the optical system are mechanically connected. In practice, there is a need for a determination of the absolute distance of these two frames in order to enable their as quick as possible correct and reproducible positioning after a restart of the system. Known approaches include, for example, the use of capacitive sensors or eddy current sensors. Problems which occur in practice include a limited measuring range, a comparatively high sensitivity to thermal fluctuations and possibly high space requirements.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2017/045353 A1 , US 9,829,306 B2 , EP 2 045 572 B1 , EP 2 363 685 B1 sowie die Publikation Klaus Thurner et al.: „Fabry-Pérot interferometry for long range displacement sensing“, Review of Scientific Instruments 84, 095005 (2013) verwiesen.The prior art is merely an example US 2017/045353 A1 . US 9,829,306 B2 . EP 2 045 572 B1 . EP 2 363 685 B1 and the publication Klaus Thurner et al .: "Fabry-Pérot interferometry for long range displacement sensing", Review of Scientific Instruments 84, 095005 (2013).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einem optischen System für die Mikrolithographie bereitzustellen, welche eine mit vergleichsweise geringem Aufwand durchführbare Bestimmung des Absolutabstandes unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a measuring arrangement for interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography, which allows a determination of the absolute distance which can be carried out with comparatively little effort while avoiding the problems described above.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the features of independent claim 1.

Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einem optischen System für die Mikrolithographie weist auf:

  • - einen an der ersten Komponente fixierten Sensorkopf;
  • - ein an der zweiten Komponente fixiertes Target; und
  • - einen an den Sensorkopf optisch gekoppelten Interferometer-Controller,
  • - wobei der Interferometer-Controller wenigstens eine Laserlichtquelle, eine Detektoreinheit zur Erfassung von Überlagerungssignalen aus an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten ersten Signalen und nicht an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten zweiten Signalen sowie eine Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente basierend auf diesen Überlagerungssignalen aufweist.
An inventive measuring arrangement for interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography comprises:
  • a sensor head fixed to the first component;
  • a target fixed to the second component; and
  • an opto-coupled to the sensor head interferometer controller,
  • - Wherein the interferometer controller at least one laser light source, a detector unit for detecting interference signals from the target reflected, generated by the at least one laser light source first signals and not reflected on the target, generated by the at least one laser light source second signals and an evaluation unit for determining of the absolute distance between the first component and the second component based on these beat signals.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, mit einem (etwa im Vergleich zu dem eingangs genannten Heterodyn-Interferometer) konstruktiv relativ einfachen und kostengünstigen Aufbau eine Absolutmessung des Abstandes zwischen Komponenten einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage (bei denen es sich insbesondere um Tragrahmen und Sensorrahmen des Projektionsobjektivs handeln kann) in Anwendungen zu realisieren, bei denen Genauigkeiten im Bereich von größenordnungsmäßig 10pm noch als ausreichend anzusehen sind. The invention is based in particular on the concept, with an (in comparison to the aforementioned heterodyne interferometer) constructively relatively simple and inexpensive construction an absolute measurement of the distance between components of a microlithographic projection exposure system (which are in particular support frame and sensor frame of the projection lens can) be realized in applications where accuracies on the order of 10pm are still sufficient.

In solchen - hinsichtlich der erzielbaren Messgenauigkeit im Vergleich zu den eingangs genannten Heterodyn-Interferometern vergleichsweise groben bzw. unkritischen - Anwendungen macht sich die Erfindung das Konzept zunutze, dass eine Bestimmung des Absolutabstandes entweder wie im Weiteren beschrieben durch Nutzung einer Wellenlängendurchstimmung und Ermittlung der mit der Wellenlängenänderung einhergehenden Änderung der Phasendifferenz zwischen den zur Überlagerung gebrachten, an jeweils einer der Komponenten reflektierten Signalen bestimmt werden kann, und/oder indem unter Nutzung unterschiedlicher Wellenlängen (im Sinne einer „Mehrfach-Wellenlängen-Technologie“) eine Schwebung zwischen den für unterschiedliche Wellenlängen jeweils erhaltenen Überlagerungssignalen erzeugt und ausgewertet wird.In such - with respect to the achievable measurement accuracy compared to the above-mentioned heterodyne interferometers comparatively coarse or uncritical - applications, the invention uses the concept that a determination of the absolute distance either as described below by using a wavelength tuning and determination of the with the Wavelength change accompanying change in the phase difference between the superimposed, reflected at each one of the components signals can be determined, and / or by using different wavelengths (in the sense of a "multi-wavelength technology") a beating between the for different wavelengths each obtained overlay signals is generated and evaluated.

Dabei liegt der Erfindung auch die Überlegung zugrunde, dass die mit dem vorstehend beschriebenen Konzept erzielbaren Genauigkeiten von größenordnungsmäßig 10pm bei der Absolutabstandsbestimmung zwar nicht zur Anmessung der einzelnen Objektivspiegel innerhalb des Projektionsobjektivs einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage oder zur Anmessung der Masken- bzw. Waferstage ausreichend wären, jedoch in vergleichsweise unkritischen Anwendungen wie derjenigen der Abstandsmessung zwischen Trag- und Sensorrahmen oder zwischen dem Tragrahmen und vorhandenen Aktoren durchaus ausreichend sein können.The invention is also based on the consideration that the achievable with the above-described concept accuracies of the order of 10pm in the absolute distance determination would not be sufficient for measuring the individual lens levels within the projection lens of a microlithographic projection exposure system or for measuring the mask or Waferstage, however in relatively uncritical applications such as those of the distance measurement between support and sensor frame or between the support frame and existing actuators may well be sufficient.

Gemäß einer Ausführungsform ist die wenigstens eine Laserlichtquelle eine durchstimmbare Laserlichtquelle.According to one embodiment, the at least one laser light source is a tunable laser light source.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes auf Basis einer mit dem Durchstimmen der Wellenlänge dieser Laserlichtquelle einhergehenden Änderung der Phasendifferenz zwischen den zur Überlagerung gebrachten Signalen konfiguriert.According to one embodiment, the evaluation unit for determining the absolute distance is configured on the basis of a change in the phase difference between the signals brought into superimposition, which is accompanied by the tuning of the wavelength of this laser light source.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Interferometer-Controller eine auf eine erste Wellenlänge regelbare erste Laserlichtquelle und wenigstens eine auf eine von der ersten Wellenlänge verschiedene zweite Wellenlänge regelbare weitere Laserlichtquelle auf.According to one embodiment, the interferometer controller has a first laser light source which can be controlled to a first wavelength and at least one further laser light source which can be regulated to a second wavelength different from the first wavelength.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes auf Basis einer Schwebung bzw. der Bildung der Differenz beider Phasen zwischen den für die erste Laserlichtquelle und die zweite Laserlichtquelle jeweils erfassten Überlagerungssignalen konfiguriert.According to one embodiment, the evaluation unit for determining the absolute distance is configured on the basis of a beat or the formation of the difference between the two phases between the overlay signals respectively detected for the first laser light source and the second laser light source.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Target einen Retroreflektor auf.According to one embodiment, the target has a retroreflector.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Target einen Planspiegel auf.According to a further embodiment, the target has a plane mirror.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1-3 schematische Darstellungen zur Erläuterung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung; und
  • 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Show it:
  • 1-3 schematic representations for explaining exemplary embodiments of the invention; and
  • 4 a schematic representation for explaining the possible structure of a designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

4 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Dabei kann ein für sich z.B. aus US 6,864,988 B2 bekannter Aufbau zugrunde gelegt werden, in welchem sowohl eine lastabtragende Tragstruktur („force frame“) als auch eine unabhängig hiervon vorgesehene Messstruktur („sensor frame“) vorhanden sind. 4 shows a schematic representation of an exemplary designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus. This can be for example off US 6,864,988 B2 known structure in which both a load-bearing support structure ("force frame") and an independently provided therefor measuring structure ("sensor frame") are present.

Gemäß 4 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 400 einen Feldfacettenspiegel 403 und einen Pupillenfacettenspiegel 404 auf. According to 4 has a lighting device in a designed for EUV projection exposure system 400 a field facet mirror 403 and a pupil facet mirror 404 on.

Auf den Feldfacettenspiegel 403 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 401 und einen Kollektorspiegel 402 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 404 sind ein erster Teleskopspiegel 405 und ein zweiter Teleskopspiegel 406 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 407 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 451-456 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 421 auf einem Maskentisch 420 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 461 auf einem Wafertisch 460 befindet.On the field facet mirror 403 becomes the light of a light source unit, which is a plasma light source 401 and a collector mirror 402 includes, steered. In the light path after the pupil facet mirror 404 are a first telescope mirror 405 and a second telescope mirror 406 arranged. In the light path below is a deflection mirror 407 arranged, which reflects the radiation impinging on an object field in the object plane of a six mirror 451 - 456 comprehensive projection lens steers. At the location of the object field is a reflective structure-bearing mask 421 on a mask table 420 arranged, which is imaged by means of the projection lens in an image plane in which a substrate coated with a photosensitive layer (photoresist) 461 on a wafer table 460 located.

Die erfindungsgemäße Messanordnung kann in dieser Projektionsbelichtungsanlage zur Messung des Absolutabstandes zwischen der Tragstruktur und der Messstruktur verwendet werden. Die erfindungsgemäße Messanordnung kann in dieser Projektionsbelichtungsanlage ferner auch zur Messung des Absolutabstandes zwischen der Tragstruktur und jeweils einem Aktor zur Aktuierung der Position eines der Spiegel 451-456 verwendet werden.The measuring arrangement according to the invention can be used in this projection exposure apparatus for measuring the absolute distance between the supporting structure and the measuring structure. The measuring arrangement according to the invention can also be used in this projection exposure apparatus for measuring the absolute distance between the support structure and in each case an actuator for actuating the position of one of the mirrors 451 - 456 be used.

1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einer ersten Ausführungsform. In 1 sind diese hinsichtlich ihres Absolutabstandes voneinander zu vermessenden Komponenten mit „103“ und „104“ bezeichnet, wobei es sich bei der ersten Komponente 103 beispielhaft um die Tragstruktur und bei der zweiten Komponente 104 um die Messstruktur der anhand von 4 beschriebenen Projektionsbelichtungsanlage handeln kann. 1 shows a schematic representation for explaining the possible structure of a measuring arrangement according to the invention for interferometric absolute measurement of the distance between two components in a first embodiment. In 1 these are in terms of their absolute distance from each other to be measured components with "103" and "104", wherein it is the first component 103 for example, the support structure and the second component 104 around the measuring structure of the basis of 4 described projection exposure system can act.

Gemäß 1 weist die Messanordnung einen an der ersten Komponente 103 fixierten Sensorkopf 130 und ein an der zweiten Komponente 104 fixiertes Target 140 auf. Beide Komponenten 103 und 104 befinden sich gemäß 1 innerhalb eines mit „102“ bezeichneten Projektionsobjektivs, welches wiederum von einem äußeren Gehäuse 101 umgeben ist. Die Messanordnung weist ferner einen im Weiteren noch beschriebenen Interferometer-Controller 110 auf, welcher an den Sensorkopf 130 optisch gekoppelt ist. Diese optische Kopplung erfolgt beispielhaft über einen glasfaserbasierten Lichtleiter 125 unter Verwendung einer am Gehäuse 101 vorgesehenen Vakuumdurchführung 120. Des Weiteren erfolgt diese optische Kopplung im Ausführungsbeispiel - jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre - unter Verwendung von APC-Konnektoren 115 in Form abgewinkelter Glasfasern zur Verminderung von Rückreflexionen.According to 1 the measuring arrangement has one at the first component 103 fixed sensor head 130 and one on the second component 104 fixed target 140 on. Both components 103 and 104 are according to 1 within one with " 102 "Designated projection lens, which in turn of an outer housing 101 is surrounded. The measuring arrangement furthermore has an interferometer controller which will be described below 110 on which to the sensor head 130 optically coupled. This optical coupling takes place by way of example via a fiber-based light guide 125 using one on the housing 101 provided vacuum feedthrough 120 , Furthermore, this optical coupling is done in the embodiment - but without the invention being limited thereto - using APC connectors 115 in the form of angled glass fibers to reduce back reflections.

Wie in 1 angedeutet endet der (glasfaserbasierte) Lichtleiter 125 vorzugsweise gerade am äußeren Endabschnitt des die erste Komponente 103 bildenden Tragrahmens mit der Folge, dass etwaige thermische Deformationen des Tragrahmens nicht zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen.As in 1 indicated ends the (fiber optic based) light guide 125 preferably straight at the outer end portion of the first component 103 forming support frame with the result that any thermal deformations of the support frame does not lead to a falsification of the measurement result.

Der Interferometer-Controller 110 ist zur Bestimmung des Absolutabstandes zwischen den Komponenten 103 und 104 basierend auf der Interferenz zwischen jeweils im Bereich des Sensorkopfes 130 reflektierten ersten Signalen und am Target 140 reflektierten zweiten Signalen ausgelegt und weist grundsätzlich wenigstens eine Laserlichtquelle zur Erzeugung der besagten Signale, eine Detektoreinheit zur Erfassung der entsprechenden Überlagerungssignale und eine Auswerteeinheit zur entsprechenden Ermittlung des Absolutabstandes auf.The interferometer controller 110 is to determine the absolute distance between the components 103 and 104 based on the interference between in each case in the region of the sensor head 130 reflected first signals and at the target 140 Basically, at least one laser light source for generating the said signals, a detector unit for detecting the corresponding overlay signals and an evaluation unit for corresponding determination of the absolute distance on.

In einer ersten Ausgestaltung weist der Interferometer-Controller 110 eine in ihrer Wellenlänge durchstimmbare Laserlichtquelle auf, wobei die Bestimmung des Absolutabstandes basierend darauf erfolgt, dass die mit dem Durchstimmen der Wellenlänge dieser Laserlichtquelle einhergehende Änderung der Phasendifferenz zwischen den oben genannten, zur Überlagerung gebrachten Signalen proportional zum gesuchten Absolutabstand ist. Als Laserlichtquelle kann insbesondere ein Halbleiterlaser verwendet werden, dessen Wellenlänge eine vergleichsweise große Temperaturabhängigkeit aufweist, so dass die Wellenlängendurchstimmung im Wege einer Temperaturänderung realisierbar ist.In a first embodiment, the interferometer controller 110 a wavelength tunable laser light source, wherein the determination of the absolute distance is based on the fact that the change in the phase difference between the above-mentioned superimposed signals associated with the tuning of the wavelength of this laser light source is proportional to the sought absolute distance. In particular, a semiconductor laser whose wavelength has a comparatively large temperature dependence can be used as the laser light source, so that the wavelength tuning can be realized by means of a temperature change.

In einer zweiten möglichen Ausgestaltung weist der Interferometer-Controller 110 eine auf eine erste feste Wellenlänge regelbare erste Laserlichtquelle und wenigstens eine auf eine von der ersten Wellenlänge verschiedene zweite Wellenlänge regelbare weitere Laserlichtquelle auf, wobei die Ermittlung des Absolutabstandes basierend auf der Schwebung bzw. der Bildung der Differenz beider Phasen zwischen den für die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge aus den oben genannten Signalen jeweils erhaltenen Überlagerungssignalen erfolgt. Hierbei ist die Phase des Schwebungssignals proportional zum gesuchten Absolutabstand modulo der halben Schwebungswellenlänge.In a second possible embodiment, the interferometer controller 110 a first laser light source controllable to a first fixed wavelength and at least one further laser light source controllable to a second wavelength different from the first wavelength, the determination of the absolute distance being based on the beating or the difference between the two phases between those for the first wavelength and the second wavelength is obtained from the above-mentioned signals respectively obtained overlay signals. Here, the phase of the beat signal is proportional to the sought absolute distance modulo the half beating wavelength.

In einer dritten möglichen Ausgestaltung können die beiden vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen auch miteinander kombiniert werden. Hierzu weist der Interferometer-Controller 110 wenigstens zwei Laserlichtquellen auf, von denen die eine Laserlichtquelle in ihrer Wellenlänge durchstimmbar ist und wie vorstehend beschrieben in einem ersten Schritt eine (grobe) Bestimmung des gesuchten Absolutabstandes basierend auf der mit dem Durchstimmen der Wellenlänge einhergehenden Änderung der Phasendifferenz der oben genannten, zur Überlagerung gebrachten Signale erfolgt, während die zweite Laserquelle zur Verfolgung von Positionsänderungen während der Durchstimmung des ersten Lasers dient. Die gemessene Positionsänderung kann dann zur Korrektur der durch Durchstimmung erzeugten Phasenänderung herangezogen werden und verbessert so die Genauigkeit der Absolutmessung (Driftkompensation). Anschließend können beide Laserlichtquellen auf jeweils feste, voneinander verschiedene Wellenlängen geregelt bzw. stabilisiert werden, und die Schwebungswellenlänge kann aus der Differenz der (Einzel-)Phasen dieser beiden Laserlichtquellen bestimmt werden. Aus der vorab durchgeführten Durchstimmung der Wellenlänge kann dann die Interferenzordnung der Schwebungswellenlänge ermittelt werden.In a third possible embodiment, the two embodiments described above can also be combined with each other. This is indicated by the interferometer controller 110 at least two laser light sources, of which the one laser light source is tunable in its wavelength and as described above in a first step, a (rough) determination of the sought absolute distance based on the accompanying with the tuning of the wavelength change in the phase difference of the above, brought to the overlapping Signals occur while the second laser source is used to track position changes during tuning of the first laser. The measured position change can then be used to correct the phase change caused by tuning and thus improves the accuracy of the absolute measurement (drift compensation). Subsequently, both laser light sources can be respectively regulated or stabilized to fixed, mutually different wavelengths, and the beat wavelength can be determined from the difference of the (single) phases of these two laser light sources. The interference order of the beat wavelength can then be determined from the previously carried out tuning of the wavelength.

Im Ausführungsbeispiel von 1 ist das an der zweiten Komponente 104 bzw. dem Sensorrahmen fixierte Target 140 als Retroreflektor ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer Insensitivität der Messanordnung gegenüber Verkippungen des Targets 140 relativ zum Sensorkopf 130 bzw. Verkippungen der zweiten Komponente 104 relativ zur ersten Komponente 103. Zur Vermeidung einer im Ausführungsbeispiel von 1 gleichwohl gegebenen Sensitivität gegenüber lateralen (d.h. in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrecht verlaufenden Ebene stattfindenden) Verschiebungen zwischen erster und zweiter Komponente 103, 104 zueinander kann das Target jedoch auch wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 2-3 beschrieben als Planspiegel ausgestaltet sein.In the embodiment of 1 that's the second component 104 or the sensor frame fixed target 140 designed as a retroreflector. This embodiment has the advantage of insensitivity of the measuring arrangement to tilting of the target 140 relative to the sensor head 130 or tilting of the second component 104 relative to the first component 103 , To avoid one in the embodiment of 1 nonetheless given sensitivity to lateral (ie in a direction perpendicular to the direction of light propagation plane) shifts between the first and second component 103 . 104 however, the target may also be as described below with reference to FIG 2-3 described be designed as a plane mirror.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung, wobei im Vergleich zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. 2 shows a further embodiment of a measuring arrangement according to the invention, wherein compared to 1 analogous or substantially functionally identical components are designated by "100" increased reference numerals.

Die Ausführungsform von 2 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 zum einen durch die Verwendung eines planen Targets 240 und zum anderen durch den Umstand, dass die im Bereich zwischen erster und zweiter Komponente 203, 204 (bzw. zwischen Lichtleiter- oder Glasfaserende einerseits und Target 240 andererseits) gebildete Kavität als sogenannte konfokale Kavität (entsprechend dem in EP 2 363 685 B1 gezeigten Aufbau) ausgestaltet ist. Wie ebenfalls in 2 angedeutet weist das plane Target 240 eine geringfügige (z.B. wenige mrad betragende) Winkelverkippung gegenüber der Lichtausbreitungsrichtung bzw. der z-Achse im eingezeichneten Koordinatensystem auf.The embodiment of 2 is different from the one 1 on the one hand through the use of a planned target 240 and second, by the fact that those in the range between the first and second component 203 . 204 (or between fiber optic or fiber end on the one hand and Target 240 On the other hand) formed cavity as a so-called confocal cavity (corresponding to the in EP 2 363 685 B1 shown construction) is configured. Like also in 2 indicated points the plane target 240 a slight (eg amounting to a few mrad) Winkelverkippung against the light propagation direction or the z-axis in the drawn coordinate system.

Diese Ausgestaltung hat wie in 2 angedeutet zur Folge, dass vom Lichtleiter 225 bzw. der ersten Komponente 203 auf das Target 240 auftreffendes Licht nach Rückreflexion nicht mehr auf den Lichtleiter 225 bzw. dessen Glasfaserkern auftrifft, sondern außerhalb hiervon (z.B. am Mantel des Lichtleiters 225) zurückreflektiert wird, woraufhin der Strahl nach Reflexion am Target 240 wieder parallel zum einfallenden Strahl ist und auf den Glasfaserkern fokussiert wird. Im Ergebnis wird in dieser Konfiguration zusätzlich zu der (über die plane Ausgestaltung des Targets 240 erzielten) Insensitivität gegenüber lateralen Verschiebungen auch eine Insensitivität gegenüber Winkelverkippungen erreicht, da eine Veränderung des Anstellwinkels des Targets 240 lediglich zu einer Bewegung des jeweiligen Spots senkrecht zur z-Achse (d.h. „nach oben“ oder „nach unten“) führt.This embodiment has as in 2 implied to the consequence that of the light guide 225 or the first component 203 on the target 240 incident light after back reflection no longer on the light guide 225 or its glass fiber core impinges, but outside thereof (eg on the jacket of the light guide 225 ) is reflected back, whereupon the beam after reflection at the target 240 is again parallel to the incident beam and is focused on the glass fiber core. As a result, in this configuration, in addition to the (over the planar design of the target 240 Insensitivity to lateral shifts also insensitivity to Winkelverkippungen reached, since a change in the angle of attack of the target 240 only leads to a movement of the respective spot perpendicular to the z-axis (ie "up" or "down").

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf im EUV ausgelegte Systeme beschränkt, sondern auch bei der Vermessung optischer Systeme für andere Arbeitswellenlängen (z.B. im VUV-Bereich bzw. bei Wellenlängen kleiner als 250nm) realisierbar.The invention is not limited to application to systems designed in the EUV, but can also be implemented in the measurement of optical systems for other working wavelengths (for example in the VUV range or at wavelengths less than 250 nm).

In der Konfiguration von 2 kann das Target 240 durch einen an der zweiten Komponente 204 bzw. dem Sensorrahmen befestigten Spiegel oder auch gegebenenfalls durch diese zweite Komponente 204 selbst gebildet sein.In the configuration of 2 can be the target 240 through one on the second component 204 or the mirror attached to the sensor frame or optionally also by this second component 204 be educated yourself.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei wiederum zu 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. 3 shows a further embodiment, in turn to 2 analogous or substantially functionally identical components are designated by "100" increased reference numerals.

Die Ausführungsform von 3 unterscheidet sich von derjenigen aus 2 dadurch, dass im Vergleich zur konfokalen Konfiguration von 2 zwar ein geringerer Toleranzbereich gegenüber Winkelverkippungen erreicht wird, im Gegenzug aber die Funktionalität der Messanordnung für im Wesentlichen senkrechten Lichteinfall auf das Target 340 bzw. für Lichteinfallswinkel nahe bei 0° immer noch gegeben ist.The embodiment of 3 is different from the one 2 in that, compared to the confocal configuration of 2 Although a lower tolerance range with respect to angle tilting is achieved, in return the functionality of the measuring arrangement for substantially vertical light incidence on the target 340 or for light incidence angle close to 0 ° is still given.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.While the invention has been described in terms of specific embodiments, numerous variations and alternative embodiments, e.g. by combination and / or exchange of features of individual embodiments. Accordingly, it will be understood by those skilled in the art that such variations and alternative embodiments are intended to be embraced by the present invention, and the scope of the invention is limited only in terms of the appended claims and their equivalents.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (9)

Messanordnung zur interferometrischen Absolutmessung des Abstandes zwischen zwei Komponenten in einem optischen System für die Mikrolithographie, mit • einem an der ersten Komponente (103, 203, 303) fixierten Sensorkopf (130, 230, 330); • einem an der zweiten Komponente (104, 204, 304) fixierten Target (140, 240, 340); und • einem an den Sensorkopf (130, 230, 330) optisch gekoppelten Interferometer-Controller (110, 210, 310), • wobei der Interferometer-Controller (110, 210, 310) wenigstens eine Laserlichtquelle, eine Detektoreinheit zur Erfassung von Überlagerungssignalen aus an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten ersten Signalen und nicht an dem Target reflektierten, von der wenigstens einen Laserlichtquelle erzeugten zweiten Signalen sowie eine Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes zwischen der ersten Komponente (103, 203, 303) und der zweiten Komponente (104, 204, 304) basierend auf diesen Überlagerungssignalen aufweist.Measuring arrangement for interferometric absolute measurement of the distance between two components in an optical system for microlithography, with A sensor head (130, 230, 330) fixed to the first component (103, 203, 303); A target (140, 240, 340) fixed to the second component (104, 204, 304); and An interferometer controller (110, 210, 310) optically coupled to the sensor head (130, 230, 330), Wherein the interferometer controller (110, 210, 310) at least one laser light source, a detector unit for detecting interference signals from the first signals reflected by the at least one laser light source and not reflected by the target generated by the at least one laser light source second signals and an evaluation unit for determining the absolute distance between the first component (103, 203, 303) and the second component (104, 204, 304) based on these overlay signals. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Laserlichtquelle eine durchstimmbare Laserlichtquelle ist.Measuring arrangement after Claim 1 , characterized in that the at least one laser light source is a tunable laser light source. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes auf Basis einer mit dem Durchstimmen der Wellenlänge dieser Laserlichtquelle einhergehenden Änderung der Phasendifferenz zwischen den zur Überlagerung gebrachten Signalen konfiguriert ist.Measuring arrangement after Claim 2 , characterized in that the evaluation unit for determining the absolute distance is configured on the basis of a change in the phase difference between the signals brought into superimposition, which coincides with the tuning of the wavelength of this laser light source. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Interferometer-Controller (110, 210, 310) eine auf eine erste Wellenlänge regelbare erste Laserlichtquelle und wenigstens eine auf eine von der ersten Wellenlänge verschiedene zweite Wellenlänge regelbare weitere Laserlichtquelle aufweist.Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 3 , Characterized in that the interferometer controller (110, 210, 310) has a variable to a first wavelength first laser light source and at least one variable in a different second wavelength from the first wavelength further laser light source. Messanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zur Ermittlung des Absolutabstandes auf Basis einer Schwebung zwischen den für die erste Laserlichtquelle und die zweite Laserlichtquelle jeweils erfassten Überlagerungssignalen konfiguriert ist.Measuring arrangement after Claim 4 , characterized in that the evaluation unit for determining the absolute distance on the basis of a beat between the respectively for the first laser light source and the second laser light source detected overlay signals is configured. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (140) einen Retroreflektor aufweist.Measuring arrangement according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the target (140) comprises a retroreflector. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (240, 340) einen Planspiegel aufweist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the target (240, 340) has a plane mirror. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (103, 203, 303) ein Tragrahmen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the first component (103, 203, 303) is a support frame of a microlithographic projection exposure apparatus. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (103, 203, 303) ein Sensorrahmen einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that the second component (103, 203, 303) is a sensor frame of a microlithographic projection exposure apparatus.
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